Transformations nucléaires, radioactivité et décroissance radioactive

Résumé du document

Synthèse des cours de Terminale scientifique de physique et de SVT sur les transformations nucléaires et la radioactivité. Il reprend des rappels de physique-chimie de première et de seconde. Il aborde les transformations nucléaires en les expliquant au niveau de l'atome et du noyau. Il présente enfin les équations de désintégration nucléaire et montre l'intérêt des équations radioactives dans la mesure du temps en géologie et en archéologie ainsi que des usages médicaux de la radioactivité.

Extraits

[...] Un noyau ne vieilli pas, ne subit pas de modification progressive. Il se désintègre spontanément à un instant t. Pour chaque noyau d'un nucléïde radioactif, il est possible d'y associer une probabilité de désintégration du noyau par unité de temps notée l (lambda) et appelée constante radioactive (s'exprime en s-1). l est indépendant du temps (n'est pas fonction du temps). Loi de décroissance radioactive d'une population Soit le nombre de noyaux radioactifs à un instant t. Ils ont une probabilité l de se désintégrer par seconde. [...]

[...] Elles sont toutes fondées sur des phénomènes cycliques: les anneaux concentriques formés annuellement dans le tissu ligneux d'un arbre lors de sa croissance, la vitesse de dépôt des sédiments, des dépôts dus à la fonte des anciens glaciers, les fluctuations de niveau d'une mer ou d'un lac, la stratigraphie, la typologie, la paléontologie, les pollens fossiles (palynologie), l'étude du géomagnétisme, la thermoluminescence (pour déterminer la date de cuisson d'une céramique). On dosera les traces que certains éléments radioactifs ont laissées lors de leur désintégration. Ainsi la datation par le carbone 14 est possible parce que le carbone naturel renferme (en très faible pourcentage) un isotope radioactif de masse atomique 14 (14C) dont la période est d'environ 5700 ans. [...]

[...] Lorsque la matière est vivante : ro = N(14 -12 = Dès la mort de la matière, il y a une diminution du rapport r selon la loi de décroissance radioactive. r = ro 5 e-lt r/ro = 6. 10-13/10-2 = r = ro ro = ro 5 e-lt ln = ln e-lt ln = -lt = - (ln 2 / t 5 t t = - (ln t / ln 2 = ans datation en géologie 2 systèmes de datation : ! [...]

[...] puis les trier en fonction d'un rapport m/q (avec m la masse et q la charge électrique). Constante de temps et temps de demi-vie Constante de temps t t = 1/l t peut se déterminer au moyen de la courbe et grâce à la loi de décroissance radioactive. t t courbe de décroissance radioactive tangente à la courbe à t = 0 s Cette constante de temps se détermine par la tangente à la courbe à l'instant initial qui rencontre l'axe des abscisses à la date t. [...]

[...] m V 1 mole est en ensemble de N = particules élémentaires 1 mole d'atomes est en ensemble de N N = atomes = nombre d'Avogadro Décroissance radioactive Stabilité et instabilité des noyaux Composition d'un atome atome (10-10 m en kg et V = noyau (10-15 = nuage électronique Le noyau est composé de nucléons (au nombre de A = nombre de masse). = protons ! nombre de charges ! au nombre de Z (nombre atomique) ! possède une charge électrique positive : qp = + 10-19 C (coulombs) = neutrons ! nombre de masse ! [...]